Структура справки и структура каталогов в библиотеке различается, поэтому будем отталкиваться от структуры библиотеки, так как она ближе к практике. Следует сразу учесть, что библиотека строилась с учетом специфики разработки в виде функциональных блоков (FBD, CFC) и на ST временами будет выглядеть уродливо: за универсальность приходится платить.
Как правило, простые системы HVAC строятся исходя из релейной логики "тумблеры и лампы": нажали кнопку, собралась цепочка, загорелась лампа (включился мотор, открылся вентиль и т. п.). Для полного описания такой системы составляют таблицу входов/выходов, оптимизируют ее (например, вручную с помощью карт Карно) и только затем переносят в виде LD-диаграмм или блоков FBD|CFC. На практике так никто не делает, поэтому библиотека построена так, что следуя ее логике, цепочка функциональных блоков сложится сама, библиотека просто настроена на это: ставите один блок — за ним неминуемо тянутся другие.
Управление объектами строится на базе одного или каскада ПИД-регуляторов. Причем есть как классические (универсальные) регуляторы, так и специализированные, заточенные под управление конкретными объектами ОВиК, что позволяет объединять управляемые объекты в цепочки типа заслонка-рекуператор/подмешивание-подогреватель-увлажнитель-вентилятор-итп (смотри картинку выше).
Каталоги библиотеки
- Actuators — насосы, моторы, одно-, двух-, трех-скоростные, резервирование и авторотация основной-резервный по времени наработки. Под мотором можно понимать целый исполнительный механизм, например, вентилятор.
- Analog modules — преобразование аналоговых данных в обе стороны. Исполнительные механизмы с аналоговым управлением и датчики контролируемых параметров: температура PT100/1000, давление, управляющие сигналы 0-10В, 4-20мА или сигналы обратной связи и т. п. Параметры можно масштабировать в обе стороны.
- BackupVar NOVRAM — автосохранение и автовосстановление переменных и настраиваемых параметров функциональных блоков библиотеки в NOVRAM памяти контроллера.
- BackupVat Persistent — аналогично предыдущему пункту, но сохранение производится на флешку ПЛК.
- Controller — различные регуляторы: ПИД, двухточечные, цепочки регуляторов, регуляторы заточенные под конкретный исполнительный механизм.
- Room functions — специализированные функции для управления параметрами в жилых помещениях: климат-контроль, освещение, засветка солнцем.
- Setpoint modules — формируют кривые и рампы задания, основываясь на времени суток, летнем-зимнем сезоне и т. п.
- Special functions — вспомогательные функции, помогающие преобразовывать типы данных, контролировать фронты входов/выходов или просто универсальные функции-обертки, позволяющие строить универсальные алгоритмы, подходящие для ПЛК различных типов. Самый простой пример — функция Blinker для мигания лампочкой с интервалом в одну секунду.
- System — общесистемные функции: чтение/установка часов операционной системы, создание копий параметров функциональных блоков, получать сведения о циклах ПЛК-задачи и немного других системных функций.
- Time schedule — планировщик действий по расписанию на один день, неделю, месяц, по праздникам и будням и т. д.
Структура проекта
Входная точка управления вентиляцией (и всем остальным) расположена в недрах функционального блока FB_HVACStartAirConditioning. Основная роль этого ФБ — быть диспетчером или дирижером всего оркестра устройств. Именно к нему прикрепляются все остальные функциональные блоки, именно он дает разрешение в виде сигнала Enable на блоки управления заслонками, вентиляторами, насосами и т. п.
Параллельно с блоком StartAirConditioning, каждый цикл вызывается ряд блоков, отвечающих за системные функции. Типичный набор этих функций выглядит так:
- Считывание уличной температуры с компенсацией, FB_HVACOutsideTempDamped.
- Мигалка, формирователь однополярного меандра, FB_HVACBlink.
- Сохранение энергонезависимых данных, FB_HVACPersistentDataHandling.
- Чтение системного времени, FB_HVACGetSystemTime.
- Чтение параметров ПЛК-задачи, FB_HVACSystemTaskInfo.
- Дополнительно: трансляция данных наружу через один или несколько протоколов передачи данных (например, Modbus).
Не все из них требуют вызова каждый цикл, но некоторые особо чувствительны к этому. Например, FB_HVACSystemTaskInfo. Казалось бы, система TwinCAT — это система жесткого реального времени; достаточно прочитать параметры задачи (Task) один единственный раз и больше они не изменятся. Проблема в том, что время цикла фиксировано, но ПЛК-задача может выполняться быстрее отведенного для нее времени цикла. В то же время функции для работы с ПИД-регуляторами требуют точного значения времени прошедшего с момента последнего вызова ФБ. Специально для этого в ФБ FB_HVACSystemTaskInfo есть поле tCycleTime, содержащее значение количества времени затраченного на выполнение ПЛК-задачи в предыдущем цикле — как долго выполнялся предыдущий цикл.
На вход функционального блока FB_HVACStartAirConditioning подаются запросы от специализированных подпрограмм отвечающих за ночное охлаждение (с рекуператором или подмешиванием вытяжного воздуха), вентиляцию в ночное летнее время, защиты от замораживания или перегрева, планировщика задач. Параллельно с запросами приходят сигналы и данные от общих для всех систем датчиков и сенсоров: уличная температура, температуры приточного и вытяжного воздуха, температура воды подогревателя, сигналы с кнопок шкафа управления (авария, сброс ошибки и т. п.).
В ответ ФБ StartAirConditioning выдает сигналы на специализированные ФБ, которые управляют исполнительными механизмами: воздушные заслонки, вентили подогревателя, увлажнители, вентиляторы и другие устройства.
Несложно самостоятельно разработать логику управления, если требуется другая структура блоков или функций. Все "большие" блоки построены на основе других, небольших и более специализированных функций библиотеки.
